- 西南大学李长明院士研究团队在微生物燃料电池直接电化学机制方面取得重要研究进展
- 来源：中国高校之窗
近日，西南大学材料与能源学部李长明院士研究团队在纳米多孔阳极材料增强微生物燃料电池直接电化学行为及其机制方面的研究取得了重要进展。相关研究成果以“Tailoring Unique Mesopores of Hierarchically Porous Structures for Fast Direct Electrochemistry in Microbial Fuel Cells”为题发表在Wiely出版的国际权威期刊《Advanced Energy Materials》（IF = 16.146，2015）。
微生物燃料电池是一种具有同时实现污水处理和产电双重功能的绿色、可持续能源技术，但是这项技术要实现商业化应用，其功率输出密度有待进一步提高。制备高性能的纳米多孔阳极材料被认为是提高微生物燃料电池性能的最佳策略之一。李院士研究团队通过高温碳化一种细菌纤维素膜的生物材料获得具有多层次孔结构的三维碳纳米纤维材料，并且通过改变碳化温度巧妙地调节了该材料的纳米孔结构。研究结果表明最优的多孔结构是同时存在丰富的大孔和介孔，其中大孔结构有利于细菌（生物催化剂）的生长，介孔结构能够增强电子介体的直接电化学，从而同时实现高效的生物催化和电催化。基于这种多孔阳极碳材料，所构建的微生物燃料电池输出功率密度高达1747 mW m-2，比传统碳布电极高14倍，并具有很好的稳定性和可重复性，表现出极大的实际应用潜质。最重要的是，通过系统地分析材料的孔径分布和电子介体分子的尺寸与电活性位点，首次阐明了介孔结构在显著增强电子介体直接电化学行为的独特机制，为后续开发高性能的微生物燃料电池阳极材料提供了新的思路。
李长明院士为该论文的通讯作者，指导的博士研究生邹龙为论文的第一作者。该研究得到了国家“千人计划”、国家973计划、国家自然科学基金、中央高校基本科研业务费和重庆市洁净能源与技术重点实验室相关项目的资助。
论文链接为
http://onlinelibrary.wiley.com/wol1/doi/10.1002/aenm.201501535/abstract
